(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022124267
(43)【公開日】2022-08-25
(54)【発明の名称】フラックス入りワイヤ
(51)【国際特許分類】
B23K 35/368 20060101AFI20220818BHJP
B23K 35/30 20060101ALI20220818BHJP
【ＦＩ】
B23K35/368 B
B23K35/30 320D
【審査請求】未請求
【請求項の数】5
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021021936
(22)【出願日】2021-02-15
(71)【出願人】
【識別番号】000001199
【氏名又は名称】株式会社神戸製鋼所
(74)【代理人】
【識別番号】110002000
【氏名又は名称】特許業務法人栄光特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】磯野 晋也
(72)【発明者】
【氏名】高内 英亮
【テーマコード（参考）】
4E084
【Ｆターム（参考）】
4E084AA02
4E084AA03
4E084AA04
4E084AA07
4E084AA17
4E084BA02
4E084BA03
4E084BA04
4E084BA05
4E084BA06
4E084BA07
4E084BA08
4E084BA09
4E084BA10
4E084BA11
4E084BA12
4E084BA13
4E084BA14
4E084BA15
4E084BA16
4E084BA18
4E084CA03
4E084CA23
4E084CA24
4E084CA29
4E084DA10
4E084EA06
4E084GA05
(57)【要約】
【課題】ＰＷＨＴ温度が高温であっても、強度及び靱性が優れた溶接金属を得ることができるとともに、溶接作業性が良好であるガスシールドアーク溶接用のフラックス入りワイヤを提供する。
【解決手段】鋼製外皮にフラックスが充填されているガスシールドアーク溶接用のフラックス入りワイヤは、Ｆｅ、Ｃ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｖ、Ｐ及びＳの含有量が所定の範囲に制御されているとともに、ワイヤ全質量に対して、ＴｉＯ２：３．０質量％以上９．０質量％以下、金属Ｓｉ及びＳｉ化合物のＳｉＯ２換算値：０．５質量％以上１．５質量％以下、Ｃｏ：０．１０質量％以上１．５０質量％以下、Ｎ：０．０１５質量％以上０．０６０質量％以下、を含有し、Ｌｉ：０．１１質量％以下、Ｍｇ：０．８５質量％以下、Ｋ及びＮａの総量：０．３質量％以下である。
【選択図】なし
【解決手段】鋼製外皮にフラックスが充填されているガスシールドアーク溶接用のフラックス入りワイヤは、Ｆｅ、Ｃ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｖ、Ｐ及びＳの含有量が所定の範囲に制御されているとともに、ワイヤ全質量に対して、ＴｉＯ２：３．０質量％以上９．０質量％以下、金属Ｓｉ及びＳｉ化合物のＳｉＯ２換算値：０．５質量％以上１．５質量％以下、Ｃｏ：０．１０質量％以上１．５０質量％以下、Ｎ：０．０１５質量％以上０．０６０質量％以下、を含有し、Ｌｉ：０．１１質量％以下、Ｍｇ：０．８５質量％以下、Ｋ及びＮａの総量：０．３質量％以下である。
【選択図】なし
【特許請求の範囲】
【請求項1】
鋼製外皮にフラックスが充填されているガスシールドアーク溶接用のフラックス入りワイヤであって、
ワイヤ全質量に対して、
Ｆｅ：７５質量％以上８５質量％以下、
Ｃ：０．０５質量％以上０．２５質量％以下、
ＴｉＯ２：３．０質量％以上９．０質量％以下、
金属Ｓｉ及びＳｉ化合物のＳｉＯ２換算値：０．５質量％以上１．５質量％以下、
Ｍｎ：０．５質量％以上２．０質量％以下、
Ｃｒ：８．０質量％以上１１．０質量％以下、
Ｎｉ：０．０５質量％以上１．０質量％以下、
Ｍｏ：０．７質量％以上１．５質量％以下、
Ｃｏ：０．１０質量％以上１．５０質量％以下、
Ｎｂ：０．０１質量％以上０．１５質量％以下、
Ｖ：０．１質量％以上０．５質量％以下、
Ｎ：０．０１５質量％以上０．０６０質量％以下、を含有し、
Ｌｉ：０．１１質量％以下、
Ｍｇ：０．８５質量％以下、
Ｋ及びＮａの総量：０．３質量％以下、
Ｐ：０．０２０質量％以下、
Ｓ：０．０２０質量％以下、であることを特徴とするフラックス入りワイヤ。
ワイヤ全質量に対して、
Ｆｅ：７５質量％以上８５質量％以下、
Ｃ：０．０５質量％以上０．２５質量％以下、
ＴｉＯ２：３．０質量％以上９．０質量％以下、
金属Ｓｉ及びＳｉ化合物のＳｉＯ２換算値：０．５質量％以上１．５質量％以下、
Ｍｎ：０．５質量％以上２．０質量％以下、
Ｃｒ：８．０質量％以上１１．０質量％以下、
Ｎｉ：０．０５質量％以上１．０質量％以下、
Ｍｏ：０．７質量％以上１．５質量％以下、
Ｃｏ：０．１０質量％以上１．５０質量％以下、
Ｎｂ：０．０１質量％以上０．１５質量％以下、
Ｖ：０．１質量％以上０．５質量％以下、
Ｎ：０．０１５質量％以上０．０６０質量％以下、を含有し、
Ｌｉ：０．１１質量％以下、
Ｍｇ：０．８５質量％以下、
Ｋ及びＮａの総量：０．３質量％以下、
Ｐ：０．０２０質量％以下、
Ｓ：０．０２０質量％以下、であることを特徴とするフラックス入りワイヤ。
【請求項2】
ワイヤ全質量に対して、
Ｌｉ：０．０１質量％以上０．１１質量％以下、を含有し、
ワイヤ中のＴｉＯ２含有量をワイヤ全質量に対する質量％で［ＴｉＯ２］と表し、
ワイヤ中のＬｉ含有量をワイヤ全質量に対する質量％で［Ｌｉ］と表す場合に、
［ＴｉＯ２］／［Ｌｉ］：７０以上１７０以下、であることを特徴とする請求項１に記載のフラックス入りワイヤ。
Ｌｉ：０．０１質量％以上０．１１質量％以下、を含有し、
ワイヤ中のＴｉＯ２含有量をワイヤ全質量に対する質量％で［ＴｉＯ２］と表し、
ワイヤ中のＬｉ含有量をワイヤ全質量に対する質量％で［Ｌｉ］と表す場合に、
［ＴｉＯ２］／［Ｌｉ］：７０以上１７０以下、であることを特徴とする請求項１に記載のフラックス入りワイヤ。
【請求項3】
さらに、ワイヤ全質量に対して、
Ｆ：０．１０質量％以上０．６０質量％以下、を含有することを特徴とする請求項１又は２に記載のフラックス入りワイヤ。
Ｆ：０．１０質量％以上０．６０質量％以下、を含有することを特徴とする請求項１又は２に記載のフラックス入りワイヤ。
【請求項4】
さらに、
Ａｌ２Ｏ３、金属Ｚｒ及びＺｒ化合物から選択される少なくとも１種を、ワイヤ全質量に対して、
Ａｌ２Ｏ３：０．５０質量％以下、
金属Ｚｒ及びＺｒ化合物のＺｒＯ２換算値：０．５０質量％以下、の範囲で含有することを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載のフラックス入りワイヤ。
Ａｌ２Ｏ３、金属Ｚｒ及びＺｒ化合物から選択される少なくとも１種を、ワイヤ全質量に対して、
Ａｌ２Ｏ３：０．５０質量％以下、
金属Ｚｒ及びＺｒ化合物のＺｒＯ２換算値：０．５０質量％以下、の範囲で含有することを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載のフラックス入りワイヤ。
【請求項5】
さらに、ワイヤ全質量に対して、
Ａｌ：０．２０質量％以下、を含有することを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載のフラックス入りワイヤ。
Ａｌ：０．２０質量％以下、を含有することを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載のフラックス入りワイヤ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、フラックス入りワイヤに関する。
【背景技術】
【0002】
一般的に、９％Ｃｒ鋼は高温特性に優れており、火力発電、原子力発電のボイラや圧力容器等に使用されている。このような溶接構造物を製造するためのガスシールドアーク溶接用のワイヤとして、近年、より一層機械的性能が優れた溶接金属を得ることができるフラックス入りワイヤについての要求が高くなっている。
【0003】
例えば、特許文献１には、Ｃｒ含有量が１１～１３．５重量％のステンレス鋼外皮中にフラックスを充填してなるフラックス入りワイヤであって、ＮｉやＭｎなど他の成分の含有量が所定の範囲に規定されたフラックス入りワイヤが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開平１１－２０７４９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ところで、９％Ｃｒ鋼は焼入れ性が高く、溶接ままでは熱影響部も溶接金属もマルテンサイト組織となり、継手性能が劣化する。したがって、溶接部の溶接残留応力及び残留水素の除去、並びに溶接部の焼戻しマルテンサイト組織化による溶接熱影響部の軟化及び溶接部の延性並びに靱性改善等を目的として、通常、溶接部に対して溶接後熱処理（ＰＷＨＴ：Ｐｏｓｔ Ｗｅｌｄ Ｈｅａｔ Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ）を施す。
【0006】
残留応力除去の観点からはＰＷＨＴの温度が高い方が有利であるが、溶接金属のＡＣ１変態点を超える温度で行うと、溶接金属は相変態を起こし、クリープ破断強度が著しく劣化する危険性がある。米国溶接協会規格及びＥＮ規格では、溶接金属のＡＣ１変態点を高めることを目的としてＭｎ及びＮｉの総含有量の上限を規制する動きがある。ＡＣ１変態点とＭｎ及びＮｉの総含有量には負の相関があるため、これらの元素の含有量が多い場合には高温のＰＷＨＴの適用は不適である。上記特許文献１に記載のフラックス入りワイヤを使用した場合においても、ＰＷＨＴ後の溶接金属について、特に７６０℃のような高温でＰＷＨＴを行うような場合に所望の強度を得られないことがある。また、特許文献１には、スラグ成分について開示がなく、種々の姿勢溶接を行う場合などの溶接作業性に対して改善の余地がある。
【0007】
本発明は、上述した状況に鑑みてなされたものであり、９％Ｃｒ鋼の溶接に好適に用いられ、ＰＷＨＴ温度が、例えば７６０℃という高温であっても、強度及び靱性が優れた溶接金属を得ることができるとともに、溶接作業性が良好であるガスシールドアーク溶接用のフラックス入りワイヤを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明者らは、ＰＷＨＴ後の強度および靱性を良好にするためのフラックス入りワイヤについて鋭意検討した結果、フラックス入りワイヤにＣｏを含有させるとともに、各成分を所定の範囲にすることにより、δフェライトの残留を抑制し、溶接金属の靱性を向上させることができることを見出した。さらに、全姿勢溶接を行うために鋭意検討した結果、ＴｉＯ２やＮａ、Ｋ等のスラグ成分を所定の範囲にすることにより、様々な姿勢溶接でも良好な溶接作業性を得ることができることを見出した。
本発明は、これら知見に基づいてなされたものである。
本発明は、これら知見に基づいてなされたものである。
【0009】
本発明の上記目的は、フラックス入りワイヤに係る下記［１］の構成により達成される。
【0010】
［１］ 鋼製外皮にフラックスが充填されているガスシールドアーク溶接用のフラックス入りワイヤであって、
ワイヤ全質量に対して、
Ｆｅ：７５質量％以上８５質量％以下、
Ｃ：０．０５質量％以上０．２５質量％以下、
ＴｉＯ２：３．０質量％以上９．０質量％以下、
金属Ｓｉ及びＳｉ化合物のＳｉＯ２換算値：０．５質量％以上１．５質量％以下、
Ｍｎ：０．５質量％以上２．０質量％以下、
Ｃｒ：８．０質量％以上１１．０質量％以下、
Ｎｉ：０．０５質量％以上１．０質量％以下、
Ｍｏ：０．７質量％以上１．５質量％以下、
Ｃｏ：０．１０質量％以上１．５０質量％以下、
Ｎｂ：０．０１質量％以上０．１５質量％以下、
Ｖ：０．１質量％以上０．５質量％以下、
Ｎ：０．０１５質量％以上０．０６０質量％以下、を含有し、
Ｌｉ：０．１１質量％以下、
Ｍｇ：０．８５質量％以下、
Ｋ及びＮａの総量：０．３質量％以下、
Ｐ：０．０２０質量％以下、
Ｓ：０．０２０質量％以下、であることを特徴とするフラックス入りワイヤ。
ワイヤ全質量に対して、
Ｆｅ：７５質量％以上８５質量％以下、
Ｃ：０．０５質量％以上０．２５質量％以下、
ＴｉＯ２：３．０質量％以上９．０質量％以下、
金属Ｓｉ及びＳｉ化合物のＳｉＯ２換算値：０．５質量％以上１．５質量％以下、
Ｍｎ：０．５質量％以上２．０質量％以下、
Ｃｒ：８．０質量％以上１１．０質量％以下、
Ｎｉ：０．０５質量％以上１．０質量％以下、
Ｍｏ：０．７質量％以上１．５質量％以下、
Ｃｏ：０．１０質量％以上１．５０質量％以下、
Ｎｂ：０．０１質量％以上０．１５質量％以下、
Ｖ：０．１質量％以上０．５質量％以下、
Ｎ：０．０１５質量％以上０．０６０質量％以下、を含有し、
Ｌｉ：０．１１質量％以下、
Ｍｇ：０．８５質量％以下、
Ｋ及びＮａの総量：０．３質量％以下、
Ｐ：０．０２０質量％以下、
Ｓ：０．０２０質量％以下、であることを特徴とするフラックス入りワイヤ。
【0011】
また、フラックス入りワイヤに係る本発明の好ましい実施形態は、以下の［２］～［５］に関する。
［２］ ワイヤ全質量に対して、
Ｌｉ：０．０１質量％以上０．１１質量％以下、を含有し、
ワイヤ中のＴｉＯ２含有量をワイヤ全質量に対する質量％で［ＴｉＯ２］と表し、
ワイヤ中のＬｉ含有量をワイヤ全質量に対する質量％で［Ｌｉ］と表す場合に、
［ＴｉＯ２］／［Ｌｉ］：７０以上１７０以下、であることを特徴とする［１］に記載のフラックス入りワイヤ。
［２］ ワイヤ全質量に対して、
Ｌｉ：０．０１質量％以上０．１１質量％以下、を含有し、
ワイヤ中のＴｉＯ２含有量をワイヤ全質量に対する質量％で［ＴｉＯ２］と表し、
ワイヤ中のＬｉ含有量をワイヤ全質量に対する質量％で［Ｌｉ］と表す場合に、
［ＴｉＯ２］／［Ｌｉ］：７０以上１７０以下、であることを特徴とする［１］に記載のフラックス入りワイヤ。
【0012】
［３］ さらに、ワイヤ全質量に対して、
Ｆ：０．１０質量％以上０．６０質量％以下、を含有することを特徴とする［１］又は［２］に記載のフラックス入りワイヤ。
Ｆ：０．１０質量％以上０．６０質量％以下、を含有することを特徴とする［１］又は［２］に記載のフラックス入りワイヤ。
【0013】
［４］ さらに、
Ａｌ２Ｏ３、金属Ｚｒ及びＺｒ化合物から選択される少なくとも１種を、ワイヤ全質量に対して、
Ａｌ２Ｏ３：０．５０質量％以下、
金属Ｚｒ及びＺｒ化合物のＺｒＯ２換算値：０．５０質量％以下、の範囲で含有することを特徴とする［１］～［３］のいずれか１つに記載のフラックス入りワイヤ。
Ａｌ２Ｏ３、金属Ｚｒ及びＺｒ化合物から選択される少なくとも１種を、ワイヤ全質量に対して、
Ａｌ２Ｏ３：０．５０質量％以下、
金属Ｚｒ及びＺｒ化合物のＺｒＯ２換算値：０．５０質量％以下、の範囲で含有することを特徴とする［１］～［３］のいずれか１つに記載のフラックス入りワイヤ。
【0014】
［５］ さらに、ワイヤ全質量に対して、
Ａｌ：０．２０質量％以下、を含有することを特徴とする［１］～［４］のいずれか１つに記載のフラックス入りワイヤ。
Ａｌ：０．２０質量％以下、を含有することを特徴とする［１］～［４］のいずれか１つに記載のフラックス入りワイヤ。
【発明の効果】
【0015】
本発明によれば、ＰＷＨＴ温度が、例えば７６０℃という高温であっても、強度及び靱性が優れた溶接金属を得ることができるとともに、溶接作業性が良好であるガスシールドアーク溶接用のフラックス入りワイヤを提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、本発明は、以下に説明する実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、任意に変更して実施することができる。
【0017】
［１．フラックス入りワイヤ］
本実施形態に係るフラックス入りワイヤ（以下、単に「ワイヤ」ともいう。）は、鋼製の外皮にフラックスが充填されている。また、本実施形態に係るフラックス入りワイヤは、いわゆる低合金鋼板のガスシールドアーク溶接用のワイヤであり、特に９％Ｃｒ鋼板のガスシールドアーク溶接に好適に使用できる。
本実施形態に係るフラックス入りワイヤ（以下、単に「ワイヤ」ともいう。）は、鋼製の外皮にフラックスが充填されている。また、本実施形態に係るフラックス入りワイヤは、いわゆる低合金鋼板のガスシールドアーク溶接用のワイヤであり、特に９％Ｃｒ鋼板のガスシールドアーク溶接に好適に使用できる。
【0018】
以下、本実施形態に係るフラックス入りワイヤに含有される成分について、その含有理由及び数値範囲限定理由を説明する。
なお、以下の説明において、フラックス入りワイヤ中の各成分量は、特に断りのない限り、ワイヤ全質量、すなわち外皮と外皮内のフラックスの合計量あたりの含有量として規定される。
なお、以下の説明において、フラックス入りワイヤ中の各成分量は、特に断りのない限り、ワイヤ全質量、すなわち外皮と外皮内のフラックスの合計量あたりの含有量として規定される。
【0019】
＜Ｆｅ：７５質量％以上８５質量％以下＞
Ｆｅは、本実施形態に係るワイヤの主成分である。
ワイヤ全質量に対するＦｅ含有量は７５質量％以上とし、７６質量％以上や７７質量％以上であってもよい。また、ワイヤ全質量に対するＦｅ含有量は８５質量％以下とし、８４質量％以下や８２質量％以下であってもよい。
Ｆｅは、本実施形態に係るワイヤの主成分である。
ワイヤ全質量に対するＦｅ含有量は７５質量％以上とし、７６質量％以上や７７質量％以上であってもよい。また、ワイヤ全質量に対するＦｅ含有量は８５質量％以下とし、８４質量％以下や８２質量％以下であってもよい。
【0020】
＜Ｃ：０．０５質量％以上０．２５質量％以下＞
Ｃは、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｖ及びＮｂと結合して炭化物を析出し、溶接金属の強度を確保する効果を有する重要な元素である。
ワイヤ全質量に対するＣ含有量が０．０５質量％未満であると、溶接金属の所望の強度を得ることができない。したがって、ワイヤ全質量に対するＣ含有量は０．０５質量％以上とし、０．０７質量％以上であることが好ましく、０．０９質量％以上であることがより好ましい。
一方、ワイヤ全質量に対するＣ含有量が０．２５質量％を超えると、偏析部の凝固温度が大きく低下し、高温割れが発生しやすくなる。また、炭化物の析出が過剰となり溶接金属の靱性が低下する。したがって、ワイヤ全質量に対するＣ含有量は０．２５質量％以下とし、０．２３質量％以下であることが好ましく、０．２１質量％以下であることがより好ましい。
Ｃは、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｖ及びＮｂと結合して炭化物を析出し、溶接金属の強度を確保する効果を有する重要な元素である。
ワイヤ全質量に対するＣ含有量が０．０５質量％未満であると、溶接金属の所望の強度を得ることができない。したがって、ワイヤ全質量に対するＣ含有量は０．０５質量％以上とし、０．０７質量％以上であることが好ましく、０．０９質量％以上であることがより好ましい。
一方、ワイヤ全質量に対するＣ含有量が０．２５質量％を超えると、偏析部の凝固温度が大きく低下し、高温割れが発生しやすくなる。また、炭化物の析出が過剰となり溶接金属の靱性が低下する。したがって、ワイヤ全質量に対するＣ含有量は０．２５質量％以下とし、０．２３質量％以下であることが好ましく、０．２１質量％以下であることがより好ましい。
【0021】
＜ＴｉＯ２：３．０質量％以上９．０質量％以下＞
ＴｉＯ２は、スラグ形成剤としてワイヤ中に添加される成分であり、立向上進溶接性を良好にする効果を有する成分である。
ワイヤ全質量に対するＴｉＯ２含有量が３．０質量％未満であると、スラグの被包性が劣化する。したがって、ワイヤ全質量に対するＴｉＯ２含有量は３．０質量％以上とし、４．０質量％以上であることが好ましく、４．５質量％以上であることがより好ましい。
一方、ワイヤ全質量に対するＴｉＯ２含有量が９．０質量％を超えると、スラグ生成量が過剰となって、溶接部にスラグ巻き込みが発生しやすくなる。また、溶接金属中の酸素量が増加し、靱性が劣化する。さらに、ＴｉＯ２のＴｉが溶接金属に過剰に含有されると引張強さが過剰となり、靱性が低下する。したがって、ワイヤ全質量に対するＴｉＯ２含有量は９．０質量％以下とし、８．５質量％以下であることが好ましく、８．０質量％以下であることがより好ましい。
なお、本実施形態においては、ＴｉＯ２含有量は、Ｔｉ化合物のＴｉＯ２換算値である。より具体的には、ＴｉＯ２含有量は、酸に溶けないすべてのＴｉをＴｉＯ２に換算した値である。
ＴｉＯ２は、スラグ形成剤としてワイヤ中に添加される成分であり、立向上進溶接性を良好にする効果を有する成分である。
ワイヤ全質量に対するＴｉＯ２含有量が３．０質量％未満であると、スラグの被包性が劣化する。したがって、ワイヤ全質量に対するＴｉＯ２含有量は３．０質量％以上とし、４．０質量％以上であることが好ましく、４．５質量％以上であることがより好ましい。
一方、ワイヤ全質量に対するＴｉＯ２含有量が９．０質量％を超えると、スラグ生成量が過剰となって、溶接部にスラグ巻き込みが発生しやすくなる。また、溶接金属中の酸素量が増加し、靱性が劣化する。さらに、ＴｉＯ２のＴｉが溶接金属に過剰に含有されると引張強さが過剰となり、靱性が低下する。したがって、ワイヤ全質量に対するＴｉＯ２含有量は９．０質量％以下とし、８．５質量％以下であることが好ましく、８．０質量％以下であることがより好ましい。
なお、本実施形態においては、ＴｉＯ２含有量は、Ｔｉ化合物のＴｉＯ２換算値である。より具体的には、ＴｉＯ２含有量は、酸に溶けないすべてのＴｉをＴｉＯ２に換算した値である。
【0022】
＜金属Ｓｉ及びＳｉ化合物のＳｉＯ２換算値：０．５質量％以上１．５質量％以下＞
Ｓｉは、溶接金属の脱酸剤として機能し、溶接金属の酸素量を低減する効果を有するとともに、スラグの粘性を向上させて、スラグの被包性及び溶接止端部のなじみを向上させる効果を有する元素である。
ワイヤ全質量に対するＳｉＯ２換算値が０．５質量％未満であると、上記効果を十分に得ることができず、ビード外観及びビード形状が劣化する。したがって、ワイヤ全質量に対するＳｉＯ２換算値は０．５質量％以上とし、０．５５質量％以上であることが好ましく、０．６質量％以上であることがより好ましい。
一方、ワイヤ全質量に対するＳｉＯ２換算値が１．５質量％を超えると、溶接部にスラグ巻き込みが発生しやすくなる。また、Ｓｉはフェライト生成元素であり、過剰に添加するとδフェライトの残留を引き起こし、溶接金属の靱性が低下する。したがって、ワイヤ全質量に対するＳｉＯ２換算値は１．５質量％以下とし、１．４質量％以下であることが好ましく、１．３質量％以下であることがより好ましい。
なお、本実施形態において、ＳｉＯ２換算値とは、ワイヤ中に含有されるＳｉ単体とＳｉ合金、及びＳｉ化合物（合金のＳｉ化合物を除く）に含まれるすべてのＳｉをＳｉＯ２に換算したＳｉＯ２換算値として規定している。
Ｓｉは、溶接金属の脱酸剤として機能し、溶接金属の酸素量を低減する効果を有するとともに、スラグの粘性を向上させて、スラグの被包性及び溶接止端部のなじみを向上させる効果を有する元素である。
ワイヤ全質量に対するＳｉＯ２換算値が０．５質量％未満であると、上記効果を十分に得ることができず、ビード外観及びビード形状が劣化する。したがって、ワイヤ全質量に対するＳｉＯ２換算値は０．５質量％以上とし、０．５５質量％以上であることが好ましく、０．６質量％以上であることがより好ましい。
一方、ワイヤ全質量に対するＳｉＯ２換算値が１．５質量％を超えると、溶接部にスラグ巻き込みが発生しやすくなる。また、Ｓｉはフェライト生成元素であり、過剰に添加するとδフェライトの残留を引き起こし、溶接金属の靱性が低下する。したがって、ワイヤ全質量に対するＳｉＯ２換算値は１．５質量％以下とし、１．４質量％以下であることが好ましく、１．３質量％以下であることがより好ましい。
なお、本実施形態において、ＳｉＯ２換算値とは、ワイヤ中に含有されるＳｉ単体とＳｉ合金、及びＳｉ化合物（合金のＳｉ化合物を除く）に含まれるすべてのＳｉをＳｉＯ２に換算したＳｉＯ２換算値として規定している。
【0023】
＜Ｍｎ：０．５質量％以上２．０質量％以下＞
Ｍｎは、溶接金属の脱酸剤として機能し、溶接金属の強度を向上させるとともに、靱性を改善する効果を有する元素である。また、Ｍｎは、オーステナイト形成元素であり、溶接金属におけるδ－フェライトの残留による靱性の劣化を抑制する効果を有する元素でもある。
ワイヤ全質量に対するＭｎ含有量が０．５質量％未満であると、脱酸不足を引き起こすとともに、δフェライトの残留を抑制する効果を十分に得ることができず、溶接金属の靱性が低下する。したがって、ワイヤ全質量に対するＭｎ含有量は０．５質量％以上とし、０．７質量％以上であることが好ましく、０．８質量％以上であることがより好ましい。
一方、ワイヤ全質量に対するＭｎ含有量が２．０質量％を超えると、溶接金属の高温強度が劣化する。また、偏析部の凝固温度が低下するとともに、変態点が低下して、高温でのＰＷＨＴが困難となる。したがって、ワイヤ全質量に対するＭｎ含有量は２．０質量％以下とし、１．８質量％以下であることが好ましく、１．６質量％以下であることがより好ましい。
Ｍｎは、溶接金属の脱酸剤として機能し、溶接金属の強度を向上させるとともに、靱性を改善する効果を有する元素である。また、Ｍｎは、オーステナイト形成元素であり、溶接金属におけるδ－フェライトの残留による靱性の劣化を抑制する効果を有する元素でもある。
ワイヤ全質量に対するＭｎ含有量が０．５質量％未満であると、脱酸不足を引き起こすとともに、δフェライトの残留を抑制する効果を十分に得ることができず、溶接金属の靱性が低下する。したがって、ワイヤ全質量に対するＭｎ含有量は０．５質量％以上とし、０．７質量％以上であることが好ましく、０．８質量％以上であることがより好ましい。
一方、ワイヤ全質量に対するＭｎ含有量が２．０質量％を超えると、溶接金属の高温強度が劣化する。また、偏析部の凝固温度が低下するとともに、変態点が低下して、高温でのＰＷＨＴが困難となる。したがって、ワイヤ全質量に対するＭｎ含有量は２．０質量％以下とし、１．８質量％以下であることが好ましく、１．６質量％以下であることがより好ましい。
【0024】
＜Ｃｒ：８．０質量％以上１１．０質量％以下＞
Ｃｒは、本実施形態に係るフラックス入りワイヤが対象としている９Ｃｒ鋼の主要元素であり、溶接金属の耐酸化性と高温強度とを確保するために不可欠な元素である。
ワイヤ全質量に対するＣｒ含有量が８．０質量％未満であると、耐酸化性及び高温強度が不十分となる。したがって、ワイヤ全質量に対するＣｒ含有量は８．０質量％以上とし、８．３質量％以上であることが好ましく、８．５質量％以上であることがより好ましい。
一方、Ｃｒはフェライト形成元素であるため、ワイヤ全質量に対するＣｒ含有量が１１．０質量％を超えると、δ－フェライトの残留を引き起こし、溶接金属の靱性及びクリープ性能が劣化する。したがって、ワイヤ全質量に対するＣｒ含有量は１１．０質量％以下とし、１０．５質量％以下であることが好ましく、１０．０質量％以下であることがより好ましい。
Ｃｒは、本実施形態に係るフラックス入りワイヤが対象としている９Ｃｒ鋼の主要元素であり、溶接金属の耐酸化性と高温強度とを確保するために不可欠な元素である。
ワイヤ全質量に対するＣｒ含有量が８．０質量％未満であると、耐酸化性及び高温強度が不十分となる。したがって、ワイヤ全質量に対するＣｒ含有量は８．０質量％以上とし、８．３質量％以上であることが好ましく、８．５質量％以上であることがより好ましい。
一方、Ｃｒはフェライト形成元素であるため、ワイヤ全質量に対するＣｒ含有量が１１．０質量％を超えると、δ－フェライトの残留を引き起こし、溶接金属の靱性及びクリープ性能が劣化する。したがって、ワイヤ全質量に対するＣｒ含有量は１１．０質量％以下とし、１０．５質量％以下であることが好ましく、１０．０質量％以下であることがより好ましい。
【0025】
＜Ｎｉ：０．０５質量％以上１．０質量％以下＞
Ｎｉは、Ｍｎと同様にオーステナイト形成元素であり、溶接金属におけるδフェライトの残留を抑制し、靱性を向上させる効果を有する元素である。
ワイヤ全質量に対するＮｉ含有量が０．０５質量％未満であると、溶接金属の靱性を向上させる効果を十分に得ることができない。したがって、ワイヤ全質量に対するＮｉ含有量は０．０５質量％以上とし、０．１質量％以上であることが好ましく、０．２質量％以上であることがより好ましい。
一方、ワイヤ全質量に対するＮｉ含有量が１．０質量％を超えると、高温強度が低下するとともに、変態点が低下して、高温でのＰＷＨＴが困難となる。したがって、ワイヤ全質量に対するＮｉ含有量は１．０質量％以下とし、０．８質量％以下であることが好ましく、０．７質量％以下であることがより好ましい。
Ｎｉは、Ｍｎと同様にオーステナイト形成元素であり、溶接金属におけるδフェライトの残留を抑制し、靱性を向上させる効果を有する元素である。
ワイヤ全質量に対するＮｉ含有量が０．０５質量％未満であると、溶接金属の靱性を向上させる効果を十分に得ることができない。したがって、ワイヤ全質量に対するＮｉ含有量は０．０５質量％以上とし、０．１質量％以上であることが好ましく、０．２質量％以上であることがより好ましい。
一方、ワイヤ全質量に対するＮｉ含有量が１．０質量％を超えると、高温強度が低下するとともに、変態点が低下して、高温でのＰＷＨＴが困難となる。したがって、ワイヤ全質量に対するＮｉ含有量は１．０質量％以下とし、０．８質量％以下であることが好ましく、０．７質量％以下であることがより好ましい。
【0026】
＜Ｍｎ及びＮｉの総量：０．７質量％以上２．５質量％以下＞
上述のとおり、Ｍｎ及びＮｉはいずれも溶接金属におけるδフェライトの残留を抑制し、靱性を向上させる効果を有する元素であるが、これらの合計の含有量を適切に制御することにより、変態点の低下を抑制し、想定する温度でのＰＷＨＴを実施することができる。したがって、ワイヤ全質量に対するＭｎ及びＮｉの総量は０．７質量％以上であることが好ましく、０．９質量％以上であることがより好ましい。また、ワイヤ全質量に対するＭｎ及びＮｉの総量は２．５質量％以下であることが好ましく、２．２質量％以下であることがより好ましい。
上述のとおり、Ｍｎ及びＮｉはいずれも溶接金属におけるδフェライトの残留を抑制し、靱性を向上させる効果を有する元素であるが、これらの合計の含有量を適切に制御することにより、変態点の低下を抑制し、想定する温度でのＰＷＨＴを実施することができる。したがって、ワイヤ全質量に対するＭｎ及びＮｉの総量は０．７質量％以上であることが好ましく、０．９質量％以上であることがより好ましい。また、ワイヤ全質量に対するＭｎ及びＮｉの総量は２．５質量％以下であることが好ましく、２．２質量％以下であることがより好ましい。
【0027】
＜Ｍｏ：０．７質量％以上１．５質量％以下＞
Ｍｏは、固溶強化元素であり、クリープ破断強度を向上させる効果を有する元素である。
ワイヤ全質量に対するＭｏ含有量が０．７質量％未満であると、所望のクリープ破断強度を得ることができない。したがって、ワイヤ全質量に対するＭｏ含有量は０．７質量％以上とし、０．７５質量％以上であることが好ましく、０．８質量％以上であることがより好ましい。
一方、ワイヤ全質量に対するＭｏ含有量が１．５質量％を超えると、δフェライトの残留を引き起こし、溶接金属の靱性やクリープ性能が低下する。したがって、ワイヤ全質量に対するＭｏ含有量は１．５質量％以下とし、１．３質量％以下であることが好ましく、１．１質量％以下であることがより好ましい。
Ｍｏは、固溶強化元素であり、クリープ破断強度を向上させる効果を有する元素である。
ワイヤ全質量に対するＭｏ含有量が０．７質量％未満であると、所望のクリープ破断強度を得ることができない。したがって、ワイヤ全質量に対するＭｏ含有量は０．７質量％以上とし、０．７５質量％以上であることが好ましく、０．８質量％以上であることがより好ましい。
一方、ワイヤ全質量に対するＭｏ含有量が１．５質量％を超えると、δフェライトの残留を引き起こし、溶接金属の靱性やクリープ性能が低下する。したがって、ワイヤ全質量に対するＭｏ含有量は１．５質量％以下とし、１．３質量％以下であることが好ましく、１．１質量％以下であることがより好ましい。
【0028】
＜Ｃｏ：０．１０質量％以上１．５０質量％以下＞
Ｃｏは、オーステナイト形成元素であり、δフェライトの残留を抑制する効果を有する元素である。ＭｎやＮｉをワイヤ中に含有させることによっても、δフェライトの残留を抑制する効果を得ることはできるが、ＣｏはＭｎ及びＮｉと比較して、変態点の低下幅が小さいため、高温でのＰＷＨＴを実施することができ、より効果的に溶接金属の靱性を向上させることができるとともに、クリープ強度を向上させることができる。
ワイヤ全質量に対するＣｏ含有量が０．１０質量％未満であると、靱性を向上させる効果を十分に得ることができない。したがって、ワイヤ全質量に対するＣｏ含有量は０．１０質量％以上とし、０．１２質量％以上であることが好ましく、０．１５質量％以上であることがより好ましく、０．２０質量％以上であることがさらに好ましく、０．２５質量％以上であることが特に好ましい。
一方、ワイヤ全質量に対するＣｏ含有量が１．５０質量％を超えると、変態点が低下し、高温でのＰＷＨＴが困難となる。また、Ｃｏは高価な材料であるため、ワイヤの原料コストが上昇する。したがって、ワイヤ全質量に対するＣｏ含有量は１．５０質量％以下とし、１．２０質量％以下であることが好ましく、１．００質量％以下であることがより好ましく、０．７０質量％以下であることがさらに好ましく、０．５０質量％以下であることが特に好ましい。
Ｃｏは、オーステナイト形成元素であり、δフェライトの残留を抑制する効果を有する元素である。ＭｎやＮｉをワイヤ中に含有させることによっても、δフェライトの残留を抑制する効果を得ることはできるが、ＣｏはＭｎ及びＮｉと比較して、変態点の低下幅が小さいため、高温でのＰＷＨＴを実施することができ、より効果的に溶接金属の靱性を向上させることができるとともに、クリープ強度を向上させることができる。
ワイヤ全質量に対するＣｏ含有量が０．１０質量％未満であると、靱性を向上させる効果を十分に得ることができない。したがって、ワイヤ全質量に対するＣｏ含有量は０．１０質量％以上とし、０．１２質量％以上であることが好ましく、０．１５質量％以上であることがより好ましく、０．２０質量％以上であることがさらに好ましく、０．２５質量％以上であることが特に好ましい。
一方、ワイヤ全質量に対するＣｏ含有量が１．５０質量％を超えると、変態点が低下し、高温でのＰＷＨＴが困難となる。また、Ｃｏは高価な材料であるため、ワイヤの原料コストが上昇する。したがって、ワイヤ全質量に対するＣｏ含有量は１．５０質量％以下とし、１．２０質量％以下であることが好ましく、１．００質量％以下であることがより好ましく、０．７０質量％以下であることがさらに好ましく、０．５０質量％以下であることが特に好ましい。
【0029】
＜Ｎｂ：０．０１質量％以上０．１５質量％以下＞
Ｎｂは、固溶強化により溶接金属の強度を向上させる効果を有するとともに、窒化物として析出して、クリープ破断強度の安定化に寄与する効果を有する元素である。
ワイヤ全質量に対するＮｂ含有量が０．０１質量％未満であると、溶接金属の強度を向上させる効果及びクリープ破断強度を安定化する効果を十分に得ることができない。したがって、ワイヤ全質量に対するＮｂ含有量は０．０１質量％以上とし、０．０１５質量％以上であることが好ましく、０．０２質量％以上であることがより好ましい。
一方、ワイヤ全質量に対するＮｂ含有量が０．１５質量％を超えると、δフェライトの残留を引き起こし、溶接金属の靱性が低下するとともに、クリープ性能が劣化する。したがって、ワイヤ全質量に対するＮｂ含有量は０．１５質量％以下とし、０．１２質量％以下であることが好ましく、０．１０質量％以下であることがより好ましい。
Ｎｂは、固溶強化により溶接金属の強度を向上させる効果を有するとともに、窒化物として析出して、クリープ破断強度の安定化に寄与する効果を有する元素である。
ワイヤ全質量に対するＮｂ含有量が０．０１質量％未満であると、溶接金属の強度を向上させる効果及びクリープ破断強度を安定化する効果を十分に得ることができない。したがって、ワイヤ全質量に対するＮｂ含有量は０．０１質量％以上とし、０．０１５質量％以上であることが好ましく、０．０２質量％以上であることがより好ましい。
一方、ワイヤ全質量に対するＮｂ含有量が０．１５質量％を超えると、δフェライトの残留を引き起こし、溶接金属の靱性が低下するとともに、クリープ性能が劣化する。したがって、ワイヤ全質量に対するＮｂ含有量は０．１５質量％以下とし、０．１２質量％以下であることが好ましく、０．１０質量％以下であることがより好ましい。
【0030】
＜Ｖ：０．１質量％以上０．５質量％以下＞
Ｖは、炭窒化物として溶接金属中に析出し、析出強化によりクリープ破断強度を安定化する効果を有する元素である。
ワイヤ全質量に対するＶ含有量が０．１質量％未満であると、所望のクリープ破断強度を得ることができない。したがって、ワイヤ全質量に対するＶ含有量は０．１質量％以上とし、０．１５質量％以上であることが好ましく、０．１７質量％以上であることがより好ましい。
一方、ワイヤ全質量に対するＶ含有量が０．５質量％を超えると、δフェライトの残留を引き起こし、溶接金属の靱性が低下するとともに、クリープ性能が劣化する。したがって、ワイヤ全質量に対するＶ含有量は０．５質量％以下とし、０．４質量％以下であることが好ましく、０．３質量％以下であることがより好ましい。
Ｖは、炭窒化物として溶接金属中に析出し、析出強化によりクリープ破断強度を安定化する効果を有する元素である。
ワイヤ全質量に対するＶ含有量が０．１質量％未満であると、所望のクリープ破断強度を得ることができない。したがって、ワイヤ全質量に対するＶ含有量は０．１質量％以上とし、０．１５質量％以上であることが好ましく、０．１７質量％以上であることがより好ましい。
一方、ワイヤ全質量に対するＶ含有量が０．５質量％を超えると、δフェライトの残留を引き起こし、溶接金属の靱性が低下するとともに、クリープ性能が劣化する。したがって、ワイヤ全質量に対するＶ含有量は０．５質量％以下とし、０．４質量％以下であることが好ましく、０．３質量％以下であることがより好ましい。
【0031】
＜Ｎ：０．０１５質量％以上０．０６０質量％以下＞
Ｎは、固溶強化により溶接金属の強度を向上させる効果を有するとともに、窒化物として析出して、クリープ破断強度の安定化に寄与する効果を有する元素である。
ワイヤ全質量に対するＮ含有量が０．０１５質量％未満であると、溶接金属の強度を向上させる効果及びクリープ破断強度を安定化する効果を十分に得ることができない。したがって、ワイヤ全質量に対するＮ含有量は０．０１５質量％以上とし、０．０１８質量％以上であることが好ましく、０．０２０質量％以上であることがより好ましい。
一方、ワイヤ全質量に対するＮ含有量が過剰であると、溶接金属中に固溶せず、ブローホールが発生する。したがって、ワイヤ全質量に対するＮ含有量は０．０６０質量％以下とし、０．０５０質量％以下であることが好ましく、０．０４０質量％以下であることがより好ましい。
Ｎは、固溶強化により溶接金属の強度を向上させる効果を有するとともに、窒化物として析出して、クリープ破断強度の安定化に寄与する効果を有する元素である。
ワイヤ全質量に対するＮ含有量が０．０１５質量％未満であると、溶接金属の強度を向上させる効果及びクリープ破断強度を安定化する効果を十分に得ることができない。したがって、ワイヤ全質量に対するＮ含有量は０．０１５質量％以上とし、０．０１８質量％以上であることが好ましく、０．０２０質量％以上であることがより好ましい。
一方、ワイヤ全質量に対するＮ含有量が過剰であると、溶接金属中に固溶せず、ブローホールが発生する。したがって、ワイヤ全質量に対するＮ含有量は０．０６０質量％以下とし、０．０５０質量％以下であることが好ましく、０．０４０質量％以下であることがより好ましい。
【0032】
＜Ｌｉ：０．１１質量％以下（０質量％を含む）＞
Ｌｉは、ワイヤ中の合金元素の溶接金属への歩留まりを低減する効果を有する元素である。本実施形態に係るフラックス入りワイヤにおいては、スラグ形成剤としてのＴｉＯ２含有量が多いため、溶接金属中のＴｉ含有量が高くなりやすい。そこで、ワイヤ中にＬｉを含有させることにより、Ｔｉの過剰な歩留まりを抑制し、過剰な強度の上昇を抑制するとともに、靱性を良好にすることができる。
本実施形態においてＬｉ含有量の下限は特に限定されず、０質量％であってもよいが、ＴｉＯ２の過剰な歩留まりを抑制することを目的としてワイヤ中にＬｉを含有させる場合に、ワイヤ全質量に対するＬｉ含有量は０．０２質量％以上であることが好ましく、０．０３質量％以上であることがより好ましい。
一方、ワイヤ全質量に対するＬｉ含有量が０．１１質量％を超えると、溶接金属中のＴｉが少なくなり、溶接金属の引張強さが低下する。また、スラグの粘度が低下するため、立向溶接作業性が著しく劣化する。したがって、ワイヤ全質量に対するＬｉ含有量は０．１１質量％以下とし、０．０９質量％以下であることが好ましく、０．０７質量％以下であることがより好ましい。
Ｌｉは、ワイヤ中の合金元素の溶接金属への歩留まりを低減する効果を有する元素である。本実施形態に係るフラックス入りワイヤにおいては、スラグ形成剤としてのＴｉＯ２含有量が多いため、溶接金属中のＴｉ含有量が高くなりやすい。そこで、ワイヤ中にＬｉを含有させることにより、Ｔｉの過剰な歩留まりを抑制し、過剰な強度の上昇を抑制するとともに、靱性を良好にすることができる。
本実施形態においてＬｉ含有量の下限は特に限定されず、０質量％であってもよいが、ＴｉＯ２の過剰な歩留まりを抑制することを目的としてワイヤ中にＬｉを含有させる場合に、ワイヤ全質量に対するＬｉ含有量は０．０２質量％以上であることが好ましく、０．０３質量％以上であることがより好ましい。
一方、ワイヤ全質量に対するＬｉ含有量が０．１１質量％を超えると、溶接金属中のＴｉが少なくなり、溶接金属の引張強さが低下する。また、スラグの粘度が低下するため、立向溶接作業性が著しく劣化する。したがって、ワイヤ全質量に対するＬｉ含有量は０．１１質量％以下とし、０．０９質量％以下であることが好ましく、０．０７質量％以下であることがより好ましい。
【0033】
＜Ｍｇ：０．８５質量％以下（０質量％を含む）＞
Ｍｇは、脱酸効果を有し、溶接金属の靱性の安定化に寄与する元素である。
本実施形態においてＭｇ含有量の下限は特に限定されず、０質量％であってもよく、溶接金属の靱性を所望の範囲に調整することを目的としてワイヤ中にＭｇを含有させる場合に、ワイヤ全質量に対するＭｇ含有量は０．１質量％以上や０．２質量％以上であってもよい。
一方、ワイヤ全質量に対するＭｇ含有量が０．８５質量％を超えると、合金元素の溶接金属への歩留まりを増大させ、過剰な強度上昇を招く。また、スパッタ発生量が増加し、溶接作業性が低下する。したがって、ワイヤ全質量に対するＭｇ含有量は０．８５質量％以下とし、０．７０質量％以下であることが好ましく、０．６５質量％以下であることがより好ましい。
Ｍｇは、脱酸効果を有し、溶接金属の靱性の安定化に寄与する元素である。
本実施形態においてＭｇ含有量の下限は特に限定されず、０質量％であってもよく、溶接金属の靱性を所望の範囲に調整することを目的としてワイヤ中にＭｇを含有させる場合に、ワイヤ全質量に対するＭｇ含有量は０．１質量％以上や０．２質量％以上であってもよい。
一方、ワイヤ全質量に対するＭｇ含有量が０．８５質量％を超えると、合金元素の溶接金属への歩留まりを増大させ、過剰な強度上昇を招く。また、スパッタ発生量が増加し、溶接作業性が低下する。したがって、ワイヤ全質量に対するＭｇ含有量は０．８５質量％以下とし、０．７０質量％以下であることが好ましく、０．６５質量％以下であることがより好ましい。
【0034】
＜Ｋ及びＮａの総量：０．３質量％以下（０質量％を含む）＞
Ｋ及びＮａは、アークを安定化させる効果を有する成分であり、適正な量でワイヤ中に添加することにより、良好なビード形状を得ることができる。
本実施形態においてＫ及びＮａの総量の下限は特に限定されず、０質量％であってもよいが、より一層アークを安定化させることを目的としてワイヤ中にＫ及びＮａのいずれか一方又は両方を含有させる場合に、ワイヤ全質量に対するＫ及びＮａの総量は０．０３質量％以上であることが好ましく、０．０５質量％以上であることがより好ましい。
一方、ワイヤ全質量に対するＫ及びＮａの総量が０．３質量％を超えると、溶接金属の靱性が低下する。したがって、ワイヤ全質量に対するＫ及びＮａの総量は０．３質量％以下とし、０．２質量％以下であることが好ましく、０．１５質量％以下であることがより好ましい。
なお、本実施形態に係るワイヤには、Ｋ及びＮａの両方が含有されていても、いずれか一方のみが含有されていてもよく、その総量が上記範囲内であればよい。
Ｋ及びＮａは、アークを安定化させる効果を有する成分であり、適正な量でワイヤ中に添加することにより、良好なビード形状を得ることができる。
本実施形態においてＫ及びＮａの総量の下限は特に限定されず、０質量％であってもよいが、より一層アークを安定化させることを目的としてワイヤ中にＫ及びＮａのいずれか一方又は両方を含有させる場合に、ワイヤ全質量に対するＫ及びＮａの総量は０．０３質量％以上であることが好ましく、０．０５質量％以上であることがより好ましい。
一方、ワイヤ全質量に対するＫ及びＮａの総量が０．３質量％を超えると、溶接金属の靱性が低下する。したがって、ワイヤ全質量に対するＫ及びＮａの総量は０．３質量％以下とし、０．２質量％以下であることが好ましく、０．１５質量％以下であることがより好ましい。
なお、本実施形態に係るワイヤには、Ｋ及びＮａの両方が含有されていても、いずれか一方のみが含有されていてもよく、その総量が上記範囲内であればよい。
【0035】
＜Ｐ：０．０２０質量％以下（０質量％を含む）＞
Ｐは、高温割れ感受性を高める元素である。
ワイヤ全質量に対するＰ含有量が０．０２０質量％を超えると、高温割れが発生する。したがって、ワイヤ全質量に対するＰ含有量は０．０２０質量％以下とし、０．０１５質量％以下であることが好ましく、０．０１２質量％以下であることがより好ましい。
Ｐは、高温割れ感受性を高める元素である。
ワイヤ全質量に対するＰ含有量が０．０２０質量％を超えると、高温割れが発生する。したがって、ワイヤ全質量に対するＰ含有量は０．０２０質量％以下とし、０．０１５質量％以下であることが好ましく、０．０１２質量％以下であることがより好ましい。
【0036】
＜Ｓ：０．０２０質量％以下（０質量％を含む）＞
Ｓは、高温割れ感受性を高める元素である。
ワイヤ全質量に対するＳ含有量が０．０２０質量％を超えると、高温割れが発生する。したがって、ワイヤ全質量に対するＳ含有量は０．０２０質量％以下とし、０．０１８質量％以下であることが好ましく、０．０１５質量％以下であることがより好ましい。
Ｓは、高温割れ感受性を高める元素である。
ワイヤ全質量に対するＳ含有量が０．０２０質量％を超えると、高温割れが発生する。したがって、ワイヤ全質量に対するＳ含有量は０．０２０質量％以下とし、０．０１８質量％以下であることが好ましく、０．０１５質量％以下であることがより好ましい。
【0037】
なお、本実施形態に係るワイヤは、上記Ｌｉ含有量が０．０１質量％以上０．１１質量％以下、を含有し、かつ、ワイヤ中のＴｉＯ２含有量のＬｉ含有量に対する比が適切に制御されていることが好ましい。
【0038】
＜［ＴｉＯ２］／［Ｌｉ］：７０以上１７０以下＞
本実施形態においては、全姿勢溶接での作業性を良好にするためにワイヤ中にＴｉＯ２を含有させているが、ＴｉＯ２のＴｉが溶接金属に含有されると引張強さが過剰となり、靱性が低下する。上述のとおり、ＬｉはＴｉの溶接金属への歩留りを抑制する効果を有するが、ワイヤ中にＬｉを過剰に含有させると引張強さの低下を招く。したがって、Ｌｉの含有量を所定の範囲に設定するとともに、ＴｉＯ２含有量によって制御することが好ましい。すなわち、Ｌｉ含有量に対するＴｉＯ２含有量の比を所定の範囲に制御することにより、溶接金属の強度及び靱性のバランスを良好にすることができる。
Ｌｉ含有量の上限については、上述したとおりであるが、溶接金属の強度及び靱性のバランスを良好にするために、Ｌｉ含有量に対するＴｉＯ２含有量の比を制御する場合に、ワイヤ全質量に対するＬｉ含有量は０．０１質量％以上であることが好ましい。
本実施形態においては、全姿勢溶接での作業性を良好にするためにワイヤ中にＴｉＯ２を含有させているが、ＴｉＯ２のＴｉが溶接金属に含有されると引張強さが過剰となり、靱性が低下する。上述のとおり、ＬｉはＴｉの溶接金属への歩留りを抑制する効果を有するが、ワイヤ中にＬｉを過剰に含有させると引張強さの低下を招く。したがって、Ｌｉの含有量を所定の範囲に設定するとともに、ＴｉＯ２含有量によって制御することが好ましい。すなわち、Ｌｉ含有量に対するＴｉＯ２含有量の比を所定の範囲に制御することにより、溶接金属の強度及び靱性のバランスを良好にすることができる。
Ｌｉ含有量の上限については、上述したとおりであるが、溶接金属の強度及び靱性のバランスを良好にするために、Ｌｉ含有量に対するＴｉＯ２含有量の比を制御する場合に、ワイヤ全質量に対するＬｉ含有量は０．０１質量％以上であることが好ましい。
【0039】
また、ワイヤ中のＴｉＯ２含有量をワイヤ全質量に対する質量％で［ＴｉＯ２］と表し、ワイヤ中のＬｉ含有量をワイヤ全質量に対する質量％で［Ｌｉ］と表す場合に、式（［ＴｉＯ２］／［Ｌｉ］）により得られる値を７０以上とすると、引張強さの低下を抑制することができる。したがって、式（［ＴｉＯ２］／［Ｌｉ］）により得られる値は７０以上であることが好ましく、７５以上であることがより好ましく、８０以上であることがさらに好ましい。
一方、式（［ＴｉＯ２］／［Ｌｉ］）により得られる値を１７０以下とすると、靱性の低下を抑制することができる。したがって、式（［ＴｉＯ２］／［Ｌｉ］）により得られる値は１７０以下であることが好ましく、１６０以下であることがより好ましく、１５０以下であることがさらに好ましい。
一方、式（［ＴｉＯ２］／［Ｌｉ］）により得られる値を１７０以下とすると、靱性の低下を抑制することができる。したがって、式（［ＴｉＯ２］／［Ｌｉ］）により得られる値は１７０以下であることが好ましく、１６０以下であることがより好ましく、１５０以下であることがさらに好ましい。
【0040】
また、本実施形態に係るワイヤは、さらに、Ｆ（フッ化物）を、以下に示す含有量の範囲内で含有することが好ましい。Ｆがワイヤ中に含有される場合の含有量の限定理由について、以下に説明する。
【0041】
＜Ｆ：０．１０質量％以上０．６０質量％以下＞
Ｆは、本実施形態のワイヤにおける必須成分ではないが、溶接金属の拡散性水素量を低減する効果を有する元素であり、任意成分としてワイヤ中にＦを含有させることができる。
ワイヤ全質量に対するＦ含有量が０．１０質量％以上であると、拡散性水素量を低減することができ、割れの発生を抑制することができる。したがって、ワイヤ中にＦを含有させる場合に、ワイヤ全質量に対するＦ含有量は０．１０質量％以上であることが好ましく、０．１５質量％以上であることがより好ましく、０．１７質量％以上であることがさらに好ましく、０．２０質量％以上であることが特に好ましい。
一方、ワイヤ全質量に対するＦ含有量が０．６０質量％以下であると、スパッタの増加を抑制することができ、アークを安定化することができる。したがって、ワイヤ中にＦを含有させる場合に、ワイヤ全質量に対するＦ含有量は０．６０質量％以下であることが好ましく、０．５５質量％以下であることがより好ましく、０．５０質量％以下であることがさらに好ましい。
Ｆは、本実施形態のワイヤにおける必須成分ではないが、溶接金属の拡散性水素量を低減する効果を有する元素であり、任意成分としてワイヤ中にＦを含有させることができる。
ワイヤ全質量に対するＦ含有量が０．１０質量％以上であると、拡散性水素量を低減することができ、割れの発生を抑制することができる。したがって、ワイヤ中にＦを含有させる場合に、ワイヤ全質量に対するＦ含有量は０．１０質量％以上であることが好ましく、０．１５質量％以上であることがより好ましく、０．１７質量％以上であることがさらに好ましく、０．２０質量％以上であることが特に好ましい。
一方、ワイヤ全質量に対するＦ含有量が０．６０質量％以下であると、スパッタの増加を抑制することができ、アークを安定化することができる。したがって、ワイヤ中にＦを含有させる場合に、ワイヤ全質量に対するＦ含有量は０．６０質量％以下であることが好ましく、０．５５質量％以下であることがより好ましく、０．５０質量％以下であることがさらに好ましい。
【0042】
さらに、本実施形態に係るワイヤは、Ａｌ２Ｏ３、金属Ｚｒ及びＺｒ化合物から選択される少なくとも１種を、それぞれ以下に示す含有量の範囲内で含有することが好ましい。これらの成分がワイヤ中に含有される場合の各含有量の限定理由について、以下に説明する。
【0043】
＜Ａｌ２Ｏ３：０．５０質量％以下＞
Ａｌ２Ｏ３はスラグ形成剤であり、本実施形態のワイヤにおける必須成分ではないが、ビード形状を向上させることができるため、任意成分としてワイヤ中にＡｌ２Ｏ３を含有させることができる。
ワイヤ中にＡｌ２Ｏ３を含有させる場合に、ワイヤ全質量に対するＡｌ２Ｏ３含有量は０．０２質量％以上であることが好ましく、０．０３質量％以上であることがより好ましい。
一方、ワイヤ全質量に対するＡｌ２Ｏ３含有量が０．５０質量％以下であると、良好なスラグ剥離性を得ることができる。したがって、ワイヤ中にＡｌ２Ｏ３を含有させる場合に、ワイヤ全質量に対するＡｌ２Ｏ３含有量は０．５０質量％以下であることが好ましく、０．４０質量％以下であることがより好ましく、０．３０質量％以下であることがさらに好ましい。
なお、本実施形態においては、Ａｌ２Ｏ３含有量は、Ａｌ化合物のＡｌ２Ｏ３換算値である。より具体的には、Ａｌ２Ｏ３含有量は、酸に溶けないすべてのＡｌをＡｌ２Ｏ３換算した値である。
Ａｌ２Ｏ３はスラグ形成剤であり、本実施形態のワイヤにおける必須成分ではないが、ビード形状を向上させることができるため、任意成分としてワイヤ中にＡｌ２Ｏ３を含有させることができる。
ワイヤ中にＡｌ２Ｏ３を含有させる場合に、ワイヤ全質量に対するＡｌ２Ｏ３含有量は０．０２質量％以上であることが好ましく、０．０３質量％以上であることがより好ましい。
一方、ワイヤ全質量に対するＡｌ２Ｏ３含有量が０．５０質量％以下であると、良好なスラグ剥離性を得ることができる。したがって、ワイヤ中にＡｌ２Ｏ３を含有させる場合に、ワイヤ全質量に対するＡｌ２Ｏ３含有量は０．５０質量％以下であることが好ましく、０．４０質量％以下であることがより好ましく、０．３０質量％以下であることがさらに好ましい。
なお、本実施形態においては、Ａｌ２Ｏ３含有量は、Ａｌ化合物のＡｌ２Ｏ３換算値である。より具体的には、Ａｌ２Ｏ３含有量は、酸に溶けないすべてのＡｌをＡｌ２Ｏ３換算した値である。
【0044】
＜金属Ｚｒ及びＺｒ化合物のＺｒＯ２換算値：０．５０質量％以下＞
ＺｒＯ２は脱酸効果を有する成分であり、本実施形態のワイヤにおける必須成分ではないが、ビード止端形状を改善することができるため、任意成分としてワイヤ中にＺｒＯ２を含有させることができる。
ワイヤ中にＺｒＯ２を含有させる場合に、ワイヤ全質量に対するＺｒＯ２含有量は０．０５質量％以上であることが好ましく、０．０７質量％以上であることがより好ましい。
一方、ワイヤ全質量に対するＺｒＯ２含有量が０．５０質量％以下であると、スラグの流動性を適正に保つことができる。したがって、ワイヤ中にＺｒＯ２を含有させる場合に、ワイヤ全質量に対するＺｒＯ２含有量は０．５０質量％以下であることが好ましく、０．３５質量％以下であることがより好ましく、０．３０質量％以下であることがさらに好ましい。
なお、本実施形態において、ＺｒＯ２換算値とは、ワイヤ中に含有されるＺｒ単体とＺｒ合金とを含む金属Ｚｒ及びＺｒ化合物に由来する全ＺｒをＺｒＯ２に換算したＺｒＯ２換算値を表す。
ＺｒＯ２は脱酸効果を有する成分であり、本実施形態のワイヤにおける必須成分ではないが、ビード止端形状を改善することができるため、任意成分としてワイヤ中にＺｒＯ２を含有させることができる。
ワイヤ中にＺｒＯ２を含有させる場合に、ワイヤ全質量に対するＺｒＯ２含有量は０．０５質量％以上であることが好ましく、０．０７質量％以上であることがより好ましい。
一方、ワイヤ全質量に対するＺｒＯ２含有量が０．５０質量％以下であると、スラグの流動性を適正に保つことができる。したがって、ワイヤ中にＺｒＯ２を含有させる場合に、ワイヤ全質量に対するＺｒＯ２含有量は０．５０質量％以下であることが好ましく、０．３５質量％以下であることがより好ましく、０．３０質量％以下であることがさらに好ましい。
なお、本実施形態において、ＺｒＯ２換算値とは、ワイヤ中に含有されるＺｒ単体とＺｒ合金とを含む金属Ｚｒ及びＺｒ化合物に由来する全ＺｒをＺｒＯ２に換算したＺｒＯ２換算値を表す。
【0045】
さらにまた、本実施形態に係るワイヤは、Ａｌを、以下に示す含有量の範囲内で含有することが好ましい。Ａｌがワイヤ中に含有される場合の含有量の限定理由について、以下に説明する。
【0046】
＜Ａｌ：０．２０質量％以下＞
Ａｌは脱酸効果を有する成分であり、本実施形態のワイヤにおける必須成分ではないが、溶接金属の靱性を安定化させることができるため、任意成分としてワイヤ中にＡｌを含有させることができる。
ワイヤ中にＡｌを含有させる場合に、ワイヤ全質量に対するＡｌ含有量は０．０１質量％以上であることが好ましく、０．０２質量％以上であることがより好ましい。
一方、ワイヤ全質量に対するＡｌ含有量が０．２０質量％以下であると、合金元素の溶接金属への歩留まりを適切に調整することができ、過剰な強度上昇を抑制することができる。したがって、ワイヤ中にＡｌを含有させる場合に、ワイヤ全質量に対するＡｌ含有量は０．２０質量％以下であることが好ましく、０．１２質量％以下であることがより好ましく、０．１０質量％以下であることがさらに好ましい。
なお、本実施形態おいて、Ａｌ含有量は、Ａｌ単体及びＡｌ合金に含まれるＡｌの総量である。
Ａｌは脱酸効果を有する成分であり、本実施形態のワイヤにおける必須成分ではないが、溶接金属の靱性を安定化させることができるため、任意成分としてワイヤ中にＡｌを含有させることができる。
ワイヤ中にＡｌを含有させる場合に、ワイヤ全質量に対するＡｌ含有量は０．０１質量％以上であることが好ましく、０．０２質量％以上であることがより好ましい。
一方、ワイヤ全質量に対するＡｌ含有量が０．２０質量％以下であると、合金元素の溶接金属への歩留まりを適切に調整することができ、過剰な強度上昇を抑制することができる。したがって、ワイヤ中にＡｌを含有させる場合に、ワイヤ全質量に対するＡｌ含有量は０．２０質量％以下であることが好ましく、０．１２質量％以下であることがより好ましく、０．１０質量％以下であることがさらに好ましい。
なお、本実施形態おいて、Ａｌ含有量は、Ａｌ単体及びＡｌ合金に含まれるＡｌの総量である。
【0047】
＜残部＞
本実施形態に係るフラックス入りワイヤは、上記以外の成分の残部として、不可避的不純物が、ワイヤ全質量に対して１．５質量％以下の範囲で含まれる。また、ワイヤの残部には、Ｃｕ、Ｃａ、Ｗ、Ｂ等が含まれてもよい。
本実施形態に係るフラックス入りワイヤは、例えば、Ｃｕ：０．３０質量％以下、Ｃａ：０．０５質量％以下、Ｗ：０．１質量％以下、Ｂ：０．０５質量％以下、の範囲で含有してもよい。また、金属Ｔｉが０．２０質量％以下含有されていてもよく、０．１０質量％以下、０．０５質量％以下、０．０１質量％以下としてもよい。ここで、金属Ｔｉは、Ｔｉ単体やＴｉ合金であり、酸に可溶なＴｉの含有量を意味する。
本実施形態に係るフラックス入りワイヤは、上記以外の成分の残部として、不可避的不純物が、ワイヤ全質量に対して１．５質量％以下の範囲で含まれる。また、ワイヤの残部には、Ｃｕ、Ｃａ、Ｗ、Ｂ等が含まれてもよい。
本実施形態に係るフラックス入りワイヤは、例えば、Ｃｕ：０．３０質量％以下、Ｃａ：０．０５質量％以下、Ｗ：０．１質量％以下、Ｂ：０．０５質量％以下、の範囲で含有してもよい。また、金属Ｔｉが０．２０質量％以下含有されていてもよく、０．１０質量％以下、０．０５質量％以下、０．０１質量％以下としてもよい。ここで、金属Ｔｉは、Ｔｉ単体やＴｉ合金であり、酸に可溶なＴｉの含有量を意味する。
【0048】
また、本実施形態に係るフラックス入りワイヤは、前述のＦｅ、Ｃ、ＴｉＯ２、ＳｉＯ２換算値、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｃｏ、Ｎｂ、Ｖ、Ｎ、Ｌｉ、Ｍｇ、Ｋ及びＮａの総量、Ｐ、Ｓを合計で、ワイヤ全質量に対して９０質量％以上含むことが好ましく、９３質量％以上含むことがより好ましく、９６質量％以上含むことがさらに好ましく、９８質量％以上含むことが特に好ましい。
【0049】
本実施形態におけるフラックス入りワイヤの外径は特に限定されないが、例えば、０．９ｍｍ以上１．６ｍｍ以下であることが好ましい。
本実施形態におけるフラックス入りワイヤのフラックス充填率は、ワイヤ中の各元素の含有量が本発明の範囲内であれば、任意の値に設定することができるが、ワイヤ製造時の伸線性及びワイヤ送給性の観点から、例えば、ワイヤ全質量に対して１５質量％以上２５質量％以下とすることが好ましい。
本実施形態におけるフラックス入りワイヤにおいて外皮に継ぎ目を有する場合、継ぎ目を有しない場合など、その継ぎ目の形態や断面の形状に制限はない。
本実施形態におけるフラックス入りワイヤは、例えば、８０体積％Ａｒと２０体積％ＣＯ２の混合ガスをシールドガスとして、ガスシールドアーク溶接に用いることができる。
本実施形態におけるフラックス入りワイヤのフラックス充填率は、ワイヤ中の各元素の含有量が本発明の範囲内であれば、任意の値に設定することができるが、ワイヤ製造時の伸線性及びワイヤ送給性の観点から、例えば、ワイヤ全質量に対して１５質量％以上２５質量％以下とすることが好ましい。
本実施形態におけるフラックス入りワイヤにおいて外皮に継ぎ目を有する場合、継ぎ目を有しない場合など、その継ぎ目の形態や断面の形状に制限はない。
本実施形態におけるフラックス入りワイヤは、例えば、８０体積％Ａｒと２０体積％ＣＯ２の混合ガスをシールドガスとして、ガスシールドアーク溶接に用いることができる。
【0050】
［２．フラックス入りワイヤの製造方法］
本実施形態に係るフラックス入りワイヤの製造方法としては、特に限定されるものではないが、例えば、以下に示す方法で製造することができる。
まず、鋼製外皮を構成する鋼帯を準備し、この鋼帯を長手方向に送りながら成形ロールにより成形して、Ｕ字状のオープン管にする。次に、所定の成分組成となるように、各種原料を配合したフラックスを鋼製外皮に充填し、その後、断面が円形になるように加工する。その後、冷間加工により伸線し、本実施形態に係るフラックス入りワイヤとする。
なお、冷間加工途中に焼鈍を施してもよい。また、製造の過程で成形した鋼製外皮の合わせ目を溶接した継ぎ目が無いワイヤと、前記合わせ目を溶接せず隙間のまま残すワイヤのいずれの構造も採用することができる。
本実施形態に係るフラックス入りワイヤの製造方法としては、特に限定されるものではないが、例えば、以下に示す方法で製造することができる。
まず、鋼製外皮を構成する鋼帯を準備し、この鋼帯を長手方向に送りながら成形ロールにより成形して、Ｕ字状のオープン管にする。次に、所定の成分組成となるように、各種原料を配合したフラックスを鋼製外皮に充填し、その後、断面が円形になるように加工する。その後、冷間加工により伸線し、本実施形態に係るフラックス入りワイヤとする。
なお、冷間加工途中に焼鈍を施してもよい。また、製造の過程で成形した鋼製外皮の合わせ目を溶接した継ぎ目が無いワイヤと、前記合わせ目を溶接せず隙間のまま残すワイヤのいずれの構造も採用することができる。
【実施例0051】
以下、本実施形態に係る発明例及び比較例を挙げて、本発明の効果を具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【0052】
ワイヤの成分が種々の含有量となるように調製し、直径が１．２ｍｍであるフラックス入りワイヤを作製した。
【0053】
＜拡散性水素量の評価＞
作製したフラックス入りワイヤを用いて、下記表１に示す拡散性水素量の評価試験用溶接条件により、ガスシールドアーク溶接を実施し、ＪＩＳ Ｚ ３１１８：２００７に規定される「鋼溶接部の水素量測定方法」に準拠し、拡散性水素量を測定した。なお、ワイヤ突出し長さは２５ｍｍとした。
拡散性水素量の評価基準としては、４（ｍｌ／１００ｇ）以下であったものをＡ（優良）とし、４（ｍｌ／１００ｇ）を超えたものをＢ（良好）とした。
作製したフラックス入りワイヤを用いて、下記表１に示す拡散性水素量の評価試験用溶接条件により、ガスシールドアーク溶接を実施し、ＪＩＳ Ｚ ３１１８：２００７に規定される「鋼溶接部の水素量測定方法」に準拠し、拡散性水素量を測定した。なお、ワイヤ突出し長さは２５ｍｍとした。
拡散性水素量の評価基準としては、４（ｍｌ／１００ｇ）以下であったものをＡ（優良）とし、４（ｍｌ／１００ｇ）を超えたものをＢ（良好）とした。
【0054】
＜機械的性質の評価＞
作製したフラックス入りワイヤを用いて、下記表１に示す機械的性質の評価試験用溶接条件により、ＭＡＧ（Ｍｅｔａｌ Ａｃｔｉｖｅ Ｇａｓ）溶接を実施した後、ＰＷＨＴを行い、溶着金属試験体を作製した。溶着金属の機械的特性は、ＪＩＳ Ｚ ３１１１：２００５に規定される「溶着金属の引張及び衝撃試験方法」に準拠し、溶着金属試験体から、Ａ２号引張試験片を採取して、引張試験により「引張強さ」を評価するとともに、Ｖノッチ試験片を採取して、２０℃におけるシャルピー衝撃試験により「靱性」を評価した。
機械的特性の評価基準として、引張強さが７５０ＭＰａ以上であったものをＡ（優良）とし、７００ＭＰａ以上７５０ＭＰａ未満であったものをＢ（良好）とし、７００ＭＰａ未満であったものをＣ（不良）とした。
また、靱性については、２０℃におけるシャルピー衝撃値が２５Ｊ以上であったものをＡ（優良）とし、２０Ｊ以上２５Ｊ未満であったものをＢ（良好）とし、２０Ｊ未満であったものをＣ（不良）とした。
作製したフラックス入りワイヤを用いて、下記表１に示す機械的性質の評価試験用溶接条件により、ＭＡＧ（Ｍｅｔａｌ Ａｃｔｉｖｅ Ｇａｓ）溶接を実施した後、ＰＷＨＴを行い、溶着金属試験体を作製した。溶着金属の機械的特性は、ＪＩＳ Ｚ ３１１１：２００５に規定される「溶着金属の引張及び衝撃試験方法」に準拠し、溶着金属試験体から、Ａ２号引張試験片を採取して、引張試験により「引張強さ」を評価するとともに、Ｖノッチ試験片を採取して、２０℃におけるシャルピー衝撃試験により「靱性」を評価した。
機械的特性の評価基準として、引張強さが７５０ＭＰａ以上であったものをＡ（優良）とし、７００ＭＰａ以上７５０ＭＰａ未満であったものをＢ（良好）とし、７００ＭＰａ未満であったものをＣ（不良）とした。
また、靱性については、２０℃におけるシャルピー衝撃値が２５Ｊ以上であったものをＡ（優良）とし、２０Ｊ以上２５Ｊ未満であったものをＢ（良好）とし、２０Ｊ未満であったものをＣ（不良）とした。
【0055】
＜溶接作業性の評価＞
また、溶接作業性を評価するため、上記フラックス入りワイヤを用いて、下記表１に示す溶接作業性の評価試験用溶接条件により、ガスシールドアーク溶接を実施した。なお、本実施例においては、水平すみ肉溶接及び立向上進すみ肉溶接の２種類の溶接姿勢とした。
溶接作業性の評価基準としては、ビードのなじみ、極端な凸ビードの有無、スパッタ量及び垂れを目視により観察し、いずれも優れているものをＡ（優良）、劣るものがあるが問題なく使用できるものをＢ（良好）、使用が困難であったものをＣ（不良）とした。
また、溶接作業性を評価するため、上記フラックス入りワイヤを用いて、下記表１に示す溶接作業性の評価試験用溶接条件により、ガスシールドアーク溶接を実施した。なお、本実施例においては、水平すみ肉溶接及び立向上進すみ肉溶接の２種類の溶接姿勢とした。
溶接作業性の評価基準としては、ビードのなじみ、極端な凸ビードの有無、スパッタ量及び垂れを目視により観察し、いずれも優れているものをＡ（優良）、劣るものがあるが問題なく使用できるものをＢ（良好）、使用が困難であったものをＣ（不良）とした。
【0056】
続いて、作製したワイヤの成分組成及び特定成分に基づく算出値を下記表２及び３に示し、評価結果を下記表３に併せて示す。
なお、表２及び３における「ワイヤの成分」に示す成分には、主成分としてＦｅが含まれている。各ワイヤの成分は、表２及び３に記載された成分およびＦｅの合計で９９質量％以上である。
また、表３において、［ＴｉＯ２］とは、ワイヤ中のＴｉＯ２含有量をワイヤ全質量に対する質量％で表した値であり、［Ｌｉ］とは、ワイヤ中のＬｉ含有量をワイヤ全質量に対する質量％で表した値である。
さらに、表２及び３におけるワイヤの成分の欄で、「－」とは、ワイヤの製造時に該当する成分を積極添加していないことを表す。さらに、表３における評価結果の欄で、「－」とは、該当する評価試験を実施していないことを表す。
なお、表２及び３における「ワイヤの成分」に示す成分には、主成分としてＦｅが含まれている。各ワイヤの成分は、表２及び３に記載された成分およびＦｅの合計で９９質量％以上である。
また、表３において、［ＴｉＯ２］とは、ワイヤ中のＴｉＯ２含有量をワイヤ全質量に対する質量％で表した値であり、［Ｌｉ］とは、ワイヤ中のＬｉ含有量をワイヤ全質量に対する質量％で表した値である。
さらに、表２及び３におけるワイヤの成分の欄で、「－」とは、ワイヤの製造時に該当する成分を積極添加していないことを表す。さらに、表３における評価結果の欄で、「－」とは、該当する評価試験を実施していないことを表す。
【0057】
【表1】
【0058】
【表2】
【0059】
【表3】
【0060】
上記表２及び表３に示すように、発明例であるワイヤＮｏ．１～１４は、ワイヤの成分が本発明の範囲内であるため、機械的特性、溶接作業性及び拡散性水素量の評価結果がいずれも優れたものとなった。また、表３には記載していないが、発明例であるワイヤＮｏ．１～１４は、ワイヤ中のＣｒ、Ｍｏ、Ｃｏ、Ｎｂ、Ｖ及びＮ含有量が本発明の範囲内であるため、クリープ破断強度が優れたものとなった。
さらに、発明例であるワイヤＮｏ．１～１０は、Ｆ含有量が本発明の好ましい範囲内であるため、拡散性水素量の評価結果が優れたものとなった。なお、発明例であるワイヤＮｏ．１１及び１２は、拡散性水素量の評価試験を実施しなかったが、ワイヤＮｏ．１～１０と同様に、Ｆ含有量が本発明の好ましい範囲内であるため、優れた拡散性水素量の評価結果が得られると推測される。
さらに、発明例であるワイヤＮｏ．１～１０は、Ｆ含有量が本発明の好ましい範囲内であるため、拡散性水素量の評価結果が優れたものとなった。なお、発明例であるワイヤＮｏ．１１及び１２は、拡散性水素量の評価試験を実施しなかったが、ワイヤＮｏ．１～１０と同様に、Ｆ含有量が本発明の好ましい範囲内であるため、優れた拡散性水素量の評価結果が得られると推測される。
【0061】
一方、比較例であるワイヤＮｏ．１５は、Ｌｉ含有量は本発明範囲の上限を超えているため、スラグの粘度が下がり、立向上進すみ肉において耐垂れ性が著しく劣化した。また、溶接金属中へのＴｉ歩留りが低下し、引張強さが低下した。
比較例であるワイヤＮｏ．１６は、ワイヤ中のＣｏ含有量が本発明範囲の下限未満であるため、靱性が低下した。また、溶接金属の組織について観察した結果、δフェライトが残留していることを確認した。
比較例であるワイヤＮｏ．１６は、ワイヤ中のＣｏ含有量が本発明範囲の下限未満であるため、靱性が低下した。また、溶接金属の組織について観察した結果、δフェライトが残留していることを確認した。
【0062】
比較例であるワイヤＮｏ．１７及び１９は、ワイヤ中のＭｇ含有量並びにＫ及びＮａの総量が本発明範囲の上限を超えているため、靱性が低下した。
【0063】
比較例であるワイヤＮｏ．１８及び２０は、ワイヤ中のＭｇ含有量が本発明範囲の上限を超えているため、靱性が低下した。
比較例であるワイヤＮｏ．２１及び２３～２５は、ワイヤ中のＴｉＯ２含有量が本発明範囲の下限未満であるとともに、ＳｉＯ２換算値が本発明範囲の上限を超えているため、溶接作業性が低下した。
比較例であるワイヤＮｏ．２１及び２３～２５は、ワイヤ中のＴｉＯ２含有量が本発明範囲の下限未満であるとともに、ＳｉＯ２換算値が本発明範囲の上限を超えているため、溶接作業性が低下した。
【0064】
比較例であるワイヤＮｏ．２２は、ワイヤ中のＴｉＯ２含有量が本発明範囲の下限未満であるため、溶接作業性が低下した。
比較例であるワイヤＮｏ．２６は、ワイヤ中のＭｇ含有量が本発明範囲の上限を超えているため、スパッタが多く、溶接作業性が劣化した。
比較例であるワイヤＮｏ．２６は、ワイヤ中のＭｇ含有量が本発明範囲の上限を超えているため、スパッタが多く、溶接作業性が劣化した。
【0065】
以上詳述したように、本実施形態に係るフラックス入りワイヤによれば、７６０℃のＰＷＨＴを実施した場合であっても、強度及び靱性が優れた溶接金属を得ることができるとともに、溶接作業性が良好であることが示された。